颗粒体离析性评价方法研究

为取得不易离析的路面颗粒材料,研究了不同级配颗粒体的离析性能。根据路面材料离析过程设计了颗粒体的离析试验,以四元矿质颗粒体为研究对象,建立颗粒体的粒径连续分布模型,确定表征级配的参数,分析级配参数与颗粒体离析程度的关系。研究发现,随着颗粒体平均粒径和粒径分散系数的增大,其离析程度有加剧的趋势;且粒径分散系数差与平均离析率线性相关,前者既可在离析试验中评价颗粒体的离析程度,又具有在工程中便捷评估离析材料可用性的实用意义。以上四元颗粒体的研究结果也可用于更多元颗粒体和沥青混合料的离析分析。     

路面颗粒材料离析性的评价方法

针对路面颗粒材料因离析造成路面破坏的问题,根据路面颗粒材料离析过程设计离析试验,选择四元矿质混合料为研究对象,建立其粒径连续分布模型,取得表征材料级配的参数,以此分析颗粒材料的离析性.研究结果表明,采用粒径分散系数差可以评价颗粒材料的离析程度,而且据此可以便捷评估离析的颗粒材料是否仍然可用于路面铺筑;此外,伴随颗粒材料平均粒径和粒径分散系数的增大,颗粒材料的离析程度有明显增大的趋势.此离析性评价方法也可用于分析沥青混合料的离析.     

颗粒级配对粗骨料充填料浆离析的影响

基于不合理的颗粒级配是粗骨料充填料浆发生离析的重要因素,以富勒公式为基础,建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。基于魏茅斯干涉级配理论设计11种颗粒级配,并以此进行离析实验确定粒径分散系数的合理范围,利用云南某矿固体物料进行室内验证实验。研究结果表明:以屈服应力175~225 Pa、膏体料浆粒度低于20μm颗粒质量分数为约束条件,可得当粗骨料充填料浆合理离析率为11.65%~14.53%时,其粒径分散系数K为1.43~1.45,平均粒径为1.89~2.00 mm;基于原级配的优化调整必要且有效;料浆质量分数为68%的G3和质量分数为70%的G2离析率测量值与合理离析率相比,误差分别为3.23%和5.75%,粗骨料充填料浆粒径分散系数和平均粒径的范围可靠、准确。     

混合骨料级配对充填料浆离析的影响

针对金川矿山废石-棒磨砂混合骨料充填料浆存在的离析问题,通过优化混合骨料级配来控制料浆的离析率。首先,对充填骨料进行物化分析及级配分析,通过堆积密实度试验确定混合骨料配比,以WeyMouth粒子干涉理论为基础设计8种级配的混合骨料,并以此进行料浆离析试验;其次,基于Fuller公式建立混合骨料粒径连续分布模型,结合统计学基本原理建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。然后,根据离析试验结果,以屈服应力为条件,确定混合骨料平均粒径和粒径分散系数。最后,以金川矿山充填材料进行验证试验。研究结果表明:在废石与棒磨砂质量比为7:3,屈服应力为50～60 Pa条件下,满足混合骨料高浓度料浆管道自流输送的离析率为16.76%～21.55%,由此确定混合骨料的平均粒径为4.99～5.39 mm,粒径分散系数为1.42～1.45。当料浆质量分数为80%时,级配T1和T2的离析率分别为16.38%和17.04%,与界定值16.76%～21.55%相比较,相对误差分别为1.17%和2.28%,说明确定的混合骨料级配参数范围具有一定的可靠性。     

AC-25级配离析的分形评价标准及预测方法

为探究沥青混合料设计过程中的级配离析控制问题,选取沥青混合料AC-25中具有代表性的7种级配类型,对不同级配类型的沥青混合料在摊铺后碾压前,选取3个典型点位进行取样,分析其级配变化状况,计算其级配离析变异指标,并对成型路面的构造深度进行了测试;从沥青混合料集料级配的自相似性出发,利用分形理论计算了7种级配的分形维值;采用SPSS统计软件对不同级配分维值、级配离析指标与路面构造深度之间的关系进行了回归分析。研究结果表明:密级配沥青混合料AC-25的级配分维值与级配离析指标间存在较强的线性关系,采用级配分维值建立的级配离析指标线性回归模型可用作对设计级配的评价;级配离析指标与路面构造深度比之间存在显著的指数相关关系,验证了级配离析指标在反映已建路面质量均匀性上的合理性。同时借鉴NCHRP 441相关标准,提出了基于级配设计阶段的AC-25离析评价标准和预测方法,为沥青混合料设计阶段有效控制路面离析提供了参考。     

粗粒土级配及颗粒破碎分形特性

验证颗粒质量-粒径分布分形模型用于表示粗粒土级配的适用性,研究粗粒土在不同缩尺粒径的情况下,采用不同缩尺方法缩尺后土体分形维数的变化规律;基于分形维数建立缩尺级配与原始级配之间的联系,分析不同母岩材料、级配和颗粒形状粗粒土三轴试验资料,推算粗粒土的相对破碎率,并探讨分形维数与相对破碎率的关系。研究结果表明:分形维数能定量描述粗粒土的原始级配和缩尺级配,不同缩尺方法得到的粒度分形曲线形态有较大差别,与原始级配的粒度分形曲线有不同程度的偏离,缩尺粒径越小偏离程度越大。在所研究的4种缩尺方法中,分形维数与缩尺粒径的对数呈较好的线性关系;围压越大,破碎分形维数和相对破碎率越大,试验前粗粒土的分形维数越大,剪切试验后相对颗粒破碎率越小。不同母岩、级配和颗粒形状的破碎分形维数与相对破碎率呈幂函数关系,通过分形维数和拟合参数可估算不同围压下的相对破碎率。     

考虑颗粒破碎的堆石料大型三轴试验

通过高应力下的三轴剪切试验,分析堆石料在不同孔隙率、级配及应力状态下的颗粒破碎情况,研究峰值点处颗粒破碎与其剪胀性、软化性及强度特性的关系。结果表明：颗粒破碎以60mm~20mm粒径含量降低、小于5mm粒径含量增加为主,20mm~5mm中等颗粒含量变化较小;颗粒破碎率与塑性功之间存在良好的双曲线关系,在当前试验范围内存在极限颗粒破碎率;应力-应变曲线中峰值点对应的剪胀率与颗粒破碎率在倒数轴坐标中近似线性相关,与对应的最大主应力比呈线性关系;峰值内摩擦角与对应处颗粒破碎率存在良好的线性关系。     

高应力条件下南京砂破碎特性的试验

对南京砂进行了不同终止压力下的侧限压缩试验,研究其高应力下的破碎特性.对试验前后的试样进行颗粒分析,并运用修正后的Hardin模型对其破碎进行了度量,分析了试样的粒径及级配与破碎率之间的关系.结果表明:当应力从20MPa增加到120MPa时,不同粒径土样发生了不同程度的破碎;粒径为0.5～1mm的颗粒在相同的应力下相对破碎Br明显小于粒径为2～5mm的颗粒;2种不同级配的颗粒,级配良好的试样在应力为120MPa时Br为16%,而级配不良的试样在相同应力下Br为26%.因此,颗粒破碎程度随所受压力和颗粒粒径增加而增大,且颗粒级配越差颗粒破碎率越高.     

NiFe2O4尖晶石粉体球磨制度

研究了球磨参数对NiFe2O4尖晶石粉料的颗粒粒径的影响·通过计算确定了试验所需钢球尺寸,在此基础上,进行正交试验选择合适的参数·试验结果表明,球磨时间是影响粒径的主要因素,而研磨体级配对粒径分布范围有较大影响·确定合适的球磨参数为:球磨时间36h;研磨体级配35∶40∶25;料球比1∶2;球磨介质的体积分数为75%·     

基于Yade的不同级配砂土三轴压缩性状分析

基于离散元开源系统Yade,开发一种可以确定材料初始孔隙度与级配的滚动阻力DEM模型,结合Labenne砂的室内试验与引入滚动效应的三轴压缩模型的数值试验,探索了级配对砂土材料的力学性质及微观参数的影响。基于数值试验结果,分析了模型中了颗粒力链随三轴模型变形的变化规律。通过制备5组不同的级配的数值模型,对比Labenne砂的室内试验,结果表明:①不均匀系数对砂土峰值强度有着明显的影响作用;②不均匀系数对颗粒配位数及局部应力有很大的影响,级配越均匀,平均配位数越大。     

沥青路面施工质量的均匀性评价方法研究

沥青路面施工离析导致路面的非均匀性是早期病害的主要根源。为了有效地评价路面施工质量的均匀性,通过采用新一代无核密度仪(PQI 380),获取新建沥青路面大样本密度检测数据,并分别利用比对试验一致性分析、空隙率区间统计、空隙率二维以及三维灰度图的方法评价路面施工质量。综合对比结果表明：上述方法建立均匀性评价指标,能定量评价沥青路面横向、纵向和整体施工均匀性质量,以及确定路面离析区域位置、大小和成因。     

骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法

为研究水泥稳定碎石的级配优化设计问题,针对未加水泥的级配矿料,构建矿料间隙率的物理模型,给出骨架密实型级配矿料粗细分界筛孔通过率的计算公式,建立骨架密实型级配设计理论.在考虑细料对粗料排列的干涉作用后,通过试验获得实际意义上的骨架密实型水泥稳定碎石,形成该类材料的级配优化设计方法.结果表明:未加水泥的级配矿料击实试验所得的最大干密度或间隙率可作为判断水泥稳定碎石骨架密实性的简便指标;通过建立的理论模型与优化设计方法,可成功地设计出水泥剂量较低、强度较高的骨架密实型水泥稳定碎石.     

基于离散元及盒子旋转法的生物质颗粒休止角研究

休止角是反映颗粒物料内部摩擦、流动性的重要参数,由于生物质燃料压缩过程中物料的流动性与颗粒间的摩擦特性难以直接测量,因此对自然状态下颗粒休止角的研究具有重要意义。应用离散元软件EDEM创建了盒子旋转模型,对玉米秸秆与沙柳颗粒进行了不同形状、粒径、级配下休止角的研究分析;并进行了相关试验验证,得出了其变化规律与具体取值。与传统测量方式相比,该方法降低了系统误差,结果更加可靠,可为今后相关材料的参数标定、颗粒物料的堆放等工程应用提供方法借鉴和理论参考。     

城市建筑垃圾路面基层应用研究

结合道路工程材料的特点,将回收的建筑垃圾经过分拣、粉碎成一定粒径,通过试验研究了建筑垃圾骨料的吸水率、密度、压碎值等基本性质,分析了建筑垃圾混合料与水拌和、碾压过程的物理和化学作用机理:按不同的掺合比例进行试验,研究不同级配建筑垃圾作为路面基层的路用性能变化.结果表明,建筑垃圾混合料可作为良好的路面底基层或基层.提出了建筑垃圾混合料作为道路底基层或基层使用的32艺流程.     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

考虑碎石横观各向同性的路表弯沉及结构分析

使用基于横观各向同性层状弹性体系解编制的路面结构分析程序ANISOLAYER,对沥青路表弯沉进行了分析. 结果表明,当碎石基层厚度达到一定程度后,其横观各向同性特性对路表弯沉的影响将不明显.不同沥青面层厚度情况下,碎石基层水平模量对路面关键性设计指标的影响分析结果表明,将碎石材料看作横观各向同性体可有效降低基层底部的拉应力,基层水平模量的变化对路面关键性设计指标影响较大;较厚的沥青面层以及适中的基层厚度,可使路表弯沉和面层底部拉应变降低;而对于薄及中厚沥青面层,基层横观各向同性特性对路基顶部的压应变影响较大.     

路用改性沥青AC-13混合料的级配优化

采用正交试验设计方法,对特立尼达湖沥青(TLA)的改性沥青AC-13混合料的配合比进行了马歇尔试验研究,采用极差分析方法分析了每个因素水平对混合料的物理-力学性能的影响,提出了优化的TLA改性沥青AC-13混合料级配范围。研究结果表明:影响TLA改性沥青AC-13混合料的毛体积密度、空隙率和沥青饱和度的主要因素是油石质量比;而影响TLA改性沥青AC-13混合料的矿料间隙率、稳定度、流值的主要因素是2.36 mm通过率;采用优化级配的TLA改性沥青AC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性、抗渗性和抗滑性,可应用于中国高速公路沥青路面工程中。     

基于多孔洞体胞模型的韧性材料损伤机制

分别采用含100、50和25个随机分布微孔洞体胞模型,对体胞内应力分布和孔洞长大规律进行统计分析,在此基础上讨论采用含25个随机分布微孔洞体胞模型作为宏观材料代表性单元(RVE)来研究材料损伤机制的合理性,并对变形过程中体胞内各微孔洞演化过程进行了研究.结果表明:由于体胞内微孔洞的随机分布,造成孔洞周围基体材料最大三轴应力参数增加,从而导致该孔洞的快速增长,并带动周围微孔洞快速增长,这种孔洞的快速长大链式反应导致在很短的时间材料内出现大量微孔洞,并聚合形成微裂纹,直至试样最后失效,该结果较清楚解释了韧性材料圆棒试样只在颈缩阶段才会产生大量的微孔洞的试验现象的原因.含随机分布多微孔洞体胞模型能够用于分析周期分布微孔洞体胞模型无法反映的体胞内微孔洞非均匀发展的过程,因此更适合于研究韧性材料的损伤破坏机制.     

运用无损检测方法评价沥青混合料转运车的使用效果

本文对转运车使用与否两种工况，对12m、8.75m和6.25m三个不同摊铺宽度时的摊 铺效果分别进行检测，分别采用激光纹理构造深度仪对已碾压成型的沥青路面进行全幅检测， 比较分析表面均匀性；分别采用无核密度仪比较评价已碾压成型的沥青路面进行全幅检测， 比较分析内部均匀性；分别采用红外热像仪对松铺的热沥青混合料的温度拍摄红外热图，比 较分析温度均匀性。检测结果表明，使用转运车时表面无离析率大于不使用转运车时；使用 转运车时路面内部无离析率较不使用大；内部离析评价结果和红外热像均反映出使用转运车 改善离析的作用超过了一幅摊铺宽度偏大的影响，使用转运车减小温度离析作用明显。